JP3039848B2 - ダイカスト鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト鋳造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のダイカスト設備の射出条件
を示すグラフであり、横軸は射出ストローク（具体的に
はプランジャチップのストローク）、縦軸は射出速度
（具体的にはプランジャチップの速度）であり、１．０
〜１．５ｍ／ｓの低速と１．８〜２．０ｍ／ｓの高速と
の２速で射出する。低速域は溶湯がまだスリーブに留ま
っている期間であり、高速域はキャビティに注湯の先端
が至ったときから充填を完了するまでの期間である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図５（ａ），（ｂ）は
従来のダイカスト設備における溶湯の流れを説明する模
式図であり、（ａ）は射出速度が低速域即ち溶湯がスリ
ーブ内にある状態を、また、（ｂ）は射出速度が高速域
即ち溶湯がスリーブ内からキャビティへ充填される初期
から充填完了までの状態を示す。 （ａ）において、ダイカスト設備１００は、溶湯１０１
を射出するための射出プランジャ１０２（スリーブ１０
３、プランジャチップ１０４）と、ゲート１０５と、ダ
イカスト品と同形のキャビティ１０６（（ｂ）参照）と
を備える。

【０００４】（ａ）において、射出速度を前記の１．０
〜１．５ｍ／ｓとした場合に、スリーブ１０３内の溶湯
１０１の上面は、激しく波立ち、付近のエアを溶湯１０
１中に巻き込んだままキャビティ１０６内へ充填して、
ピンホールなどの鋳造欠陥が発生することがある。 （ｂ）において、射出速度１．８〜２．０ｍ／ｓで溶湯
１０１がスリーブ１０３からゲート１０５を通過する。
この時溶湯１０１がキャビティ１０６内へ飛散するとと
もにゲート１０５での溶湯１０１の速度は一般に３０〜
５０ｍ／ｓに達する。この後、溶湯１０１がキャビティ
１０６内へ射出する際、噴流となるので、キャビティ１
０６内の空気を巻き込むことがあり、製品にガスが残存
して、ピンホールなどの鋳造欠陥が発生し品質を著しく
阻害することがある。従って、スリーブ１０３内のエ
ア、キャビティ１０６内のエア、キャビティ１０６内の
離型剤によるガスを金型内から外部へ排気できないた
め、製品内に残存し製品の品質の向上が図れない。ま
た、このような製品に強度向上のため熱処理を行うと、
残存したガスによって製品表面にブリスターという膨ら
みが生じてしまうため、熱処理が行えず強度向上が図れ
ない。

【０００５】そこで、本発明の目的は、鋳造品のガス含
有量を低減し、高品質化を図るダイカスト鋳造方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、溶湯注湯のためにスリーブ内の
初期充填率を４０〜６０％とし、射出プランジャーの第
１の速度を０．０５〜０．１ｍ／ｓの範囲から選択する
ことで溶湯表面が波立たぬようにして溶湯の射出を開始
し、スリーブ内の充填率を７５〜８５％にする第１の工
程と、射出プランジャーの速度を選択した第１の速度よ
り高速で且つ０．１〜０．２５ｍ／ｓの範囲から選択し
た第２の速度にして溶湯の射出を行い、溶湯表面に波を
発生させるとともに、波の速度に射出プランジャーの速
度を追従させることにより、ゲートを介してスリーブ内
のエアーを排出する第２の工程と、次いで、射出プラン
ジャーの速度を選択した第２の速度より低速で且つ０．
０５〜０．１ｍ／ｓの範囲から選択した第３の速度とす
る第３の工程と、次いで、溶湯の先端がゲートを通過し
た直後に、射出プランジャーの速度を選択した第３の速
度と同じかあるいはそれより高速で且つ０．０５〜０．
１５ｍ／ｓの範囲から選択した第４の速度として溶湯を
金型キャビティ内へ射出し充填する第４の工程とからな
る。

【０００７】これにより、第１の工程では、射出プラン
ジャーの第１の速度との組合せで、初期充填率が４０％
未満の場合には、スリーブに熱が奪われ溶湯温度が低下
して、湯流れ性が悪くなる。また、初期充填率が６０％
超の場合には、注湯口が塞がれる前にスリーブ内の充填
率が１００％を越えて注湯口より溶湯があふれる。更
に、次工程のために充填率を７５〜８５％に設定できな
い。

【０００８】第２の工程では、射出プランジャーの第２
の速度との組合せで、初期の充填率（第１工程の後期の
充填率）が７５％未満の場合には、溶湯表面の波が上方
のスリーブ内面まで達せず、スリーブ内のエアを排出す
ることができない。射出プランジャーの第２の速度との
組合せで、初期の充填率が８５％超の場合には、溶湯表
面の波が上方のスリーブ内面まで直ちに達し、エアの排
出が波の進行に追従できず、更にエアを巻き込むととも
に、効果的にエアを抜くことができない。従って、充填
率を７５〜８５％とすれば、ガスの巻き込みが少ない鋳
造品が得られる。更に、熱処理がブリスター発生の心配
もなくできるので、品質、強度の向上が図れる。

【０００９】第３の工程では、射出プランジャーの速度
を第２の速度よりも低い第３の速度にしないと、溶湯が
スリーブからゲートを通過する時に噴流となり、エアを
巻き込む。第４の工程では、射出プランジャーの速度を
第３の速度よりも低い第４の速度にすると、キャビティ
内で溶湯温度が下がり、湯廻り不良が発生する。従っ
て、前述の第１〜第４の工程を実施することで、ガス含
有量が少ない、高品質なダイカスト品を得ることができ
る。ここで、充填率＝（溶湯の体積／スリーブのみかけ
の容積）×１００（％）である。ただし、 ・スリーブのみかけの容積は射出プランジャーのストロ
ークによって変化する。 ・溶湯の量は、前提として一定である。従って、射出プ
ランジャーのストロークによって、充填率は変化する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係るダイカスト設備の説明
図であり、ダイカスト設備１は、固定金型２と、可動金
型３と、これら金型２，３を型締めするための固定盤
４、ガイドロッド５，５、可動盤６と、溶湯を射出する
ための射出プランジャー７（スリーブ８、プランジャチ
ップ９）と、射出プランジャー７の駆動制御部１１とか
らなる。金型２，３の間には、ゲート１２、ランナー１
３及びダイカスト品と同形のキャビティ１４が形成され
ている。１５は型合せ面、１６は注湯口である。

【００１１】駆動制御部１１は、射出プランジャー７の
ストロークを検出するストローク検出部１７と、駆動部
１８と、ストローク検出部１７からのストローク量信号
Ｓに基づいて駆動部１８に速度信号Ｖを送り制御する制
御部１９とからなる。制御部１９は、射出プランジャー
７のストロークと速度との関係をマップとして備え、ス
トローク検出部１７からストローク量信号Ｓを受け、こ
のストローク量に対応する速度信号Ｖを駆動部１８に送
り、駆動部１８に接続する射出プランジャー７の速度を
制御する。

【００１２】以上に述べたダイカスト鋳造方法の作用を
次に説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る射出
プランジャー移動時の溶湯の状態を説明する模式図であ
り、（ａ），（ｂ）は第１の工程、（ｃ）は第２の工
程、（ｄ）は第３の工程、（ｅ）は第４の工程を示す。
なお、型締めのための固定盤、ガイドロッド及び可動盤
は省略した。

【００１３】（ａ）において、先ず、注湯口１６より溶
湯２１をスリーブ８内に流し込み、溶湯２１の初期充填
率を４０〜６０％とする。この時の溶湯の高さをＡとす
る。この状態から、射出プランジャー７を第１の速度と
して０．０５〜０．１ｍ／ｓで移動させる。

【００１４】この第１の速度が０．０５ｍ／ｓ未満の場
合、ショットサイクルが長くなり、更に、溶湯２１の温
度が低下する。第１の速度が０．１ｍ／ｓ超の場合、溶
湯が波立ち、溶湯にエアや溶湯表面の酸化物を巻き込む
ことがある。（ｂ）において、射出プランジャー７の移
動によって、溶湯２１の高さはＢとなり、溶湯２１の充
填率は７５〜８５％に達する。

【００１５】（ｃ）において、充填率７５〜８５％の状
態から、射出プランジャー７を第２の速度として０．１
〜０．２５ｍ／ｓで移動させる。プランジャチップ９に
接した溶湯２１は、上方のスリーブ８内面まで達する波
となり、ゲート１２方向に溶湯２１上部のエアを押し出
しながら進む。射出プランジャー７が第２の速度となっ
て波立った直後のゲート１２側の溶湯２１の高さＣは、
第１の工程での高さＢと後で述べる第３の工程での高さ
Ｄの中間即ち、充填率が７５〜８５％と９５〜９８％の
中間状態となる。

【００１６】第２の速度が０．１ｍ／ｓ未満の場合、上
方のスリーブ８内面まで達する溶湯２１表面の波を発生
させることができず、更に、第２の速度が０．２５ｍ／
ｓ超の場合、高い波を発生することはできるが、プラン
ジャチップ９より先行して波が進行するので、スリーブ
８内のエアを抜くことができない。

【００１７】（ｄ）において、溶湯２１の充填率が９８
％以上（溶湯の高さはＤ）となったところで、即ち溶湯
２１がスリーブ８内に充満する直前又は充満した直後
に、射出プランジャー７の速度を第２の速度よりも低い
第３の速度である０．０５〜０．１ｍ／ｓとする。射出
プランジャー７の速度をを落とすことにより、ゲート１
２内の溶湯２１の流れを安定させ、ゲート１２からキャ
ビティ１４（（ｅ）参照）内へ溶湯２１が射出する際に
噴流にさせず、エアの巻き込みを抑える。

【００１８】第３の速度が０．０５ｍ／ｓ未満の場合、
急激に射出速度が低下するので、溶湯温度が下がって湯
流れ性が悪化し、キャビティ１４内へ溶湯２１が飛散し
て湯玉が発生する。そして、この湯玉は溶湯２１に巻き
込まれ、品質が低下する。第３の速度が０．１ｍ／ｓ超
の場合、ゲート１２からキャビティ１４内へ溶湯２１が
射出する際に噴流となり、エアを巻き込む。

【００１９】（ｅ）において、溶湯２１がゲート１２を
通過し、キャビティ１４内へ射出した直後に、射出プラ
ンジャー７の速度を第３の速度と同じか高い第４の速度
である０．０５〜０．１５ｍ／ｓとする。第４の速度が
０．０５ｍ／ｓ未満の場合、キャビティ１４内で溶湯温
度が低下し、湯廻り不良となり、外観品質が低下する。
第４の速度が０．１５ｍ／ｓ超の場合、キャビティ１４
内へ溶湯２１を充填させる際に乱流が発生し、溶湯内に
エアを巻き込み、ガス欠陥が発生し、品質が低下する。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例１で得られた鋳造品の含有ガ
ス量、強度及び硬度と比較例１、比較例２での結果とを
表１に基づいて説明する。 実施例１；５００トンダイカストマシンを使用し、ＡＣ
２Ｂ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系アルミニウム合金鋳物）用イ
ンゴットを溶解、精錬したのち、ダイカストマシンの手
元炉へ移湯し、鋳造を行なう。熱処理はＴ６（５００℃
×４Ｈｏｕｒ＋２２０℃×４Ｈｏｕｒ）を行う。鋳造条
件は次の通りである。 溶湯温度 ７００〜７２０℃ 鋳込圧力 ８００〜９００ｋｇ／ｃｍ² 鋳込重量 １．２ｋｇ 製品 自動車用マスタシリンダ 射出条件 図３による

【００２１】図３は本発明の実施例１に係る射出プラン
ジャーの射出ストロークと射出速度との関係を示すグラ
フであり、横軸は射出ストローク、縦軸は射出速度を示
す。グラフの上部に示したのは溶湯２１先端のポジショ
ンであり、溶湯２１は先ずスリーブ８に留まり、プラン
ジャチップ９で押出されることによりゲート１２、キャ
ビティ１４に至る。

【００２２】実施例１では溶湯２１先端がスリーブ８に
ある間は第１の速度（１速）である０．０５〜０．１ｍ
／ｓで移動して、射出ストロークがＳ1となったところ
で、第２の速度（２速）である０．１〜０．２５ｍ／ｓ
とする。射出ストロークがＳ2となり、溶湯２１先端が
ゲート１２に至ったところで第３の速度（３速）である
０．０５〜０．１ｍ／ｓとする。射出ストロークがＳ3
となり、溶湯２１先端がキャビティ１４に至ったところ
で第４の速度（４速）である０．０５〜０．１５ｍ／ｓ
とし、全ストロークＳTで射出を終了する。ここで、上
記２速域及び４速域は、それぞれ初期に前述の所定速度
までの増速区間と、後期に前述の所定速度からの減速区
間とを有する。尚、上記の射出パターンはこれに限るも
のではなく、鋳込み重量、溶湯温度、鋳造材料等により
変えて差し支えない。

【００２３】比較例１；従来のダイカスト法（ＤＣ）で
あり、材料はＡＣ２Ｂ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系アルミニウ
ム合金鋳物）を使用し、熱処理は実施しない。 比較例２；重力金型鋳造法（ＧＤＣ）であり、材料はＡ
Ｃ２Ｂ（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系アルミニウム合金鋳物）を
使用し、熱処理はＴ６（５００℃×６Ｈｏｕｒ＋２００
℃×６Ｈｏｕｒ）を行う。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例１：鋳造品ガス量はアルミニウム１
００ｇ当たり２ｃｃ以下と非常に少なく、引張強度、硬
度も良好であった。

【００２６】比較例１：鋳造品ガス量はアルミニウム１
００ｇ当たり３０〜５０ｃｃとかなり多く、引張試験の
結果、引張強さは実施例１の約２／３、耐力並びに伸び
は同約１／２であった。

【００２７】比較例２：鋳造品ガス量はアルミニウム１
００ｇ当たり２ｃｃ以下と非常に少なく、引張試験の結
果、引張強さ、耐力、硬度ともに実施例１と同等であっ
た。

【００２８】以上の結果より、実施例１は、従来のダイ
カスト品（比較例１）に較べ、ガス量が少なく、ＧＤＣ
品と同レベルであり、また、強度、硬度においても、高
い数値が得られ、ＧＤＣ品と同等である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１のダイカスト鋳造方法は、溶湯注湯のた
めにスリーブ内の初期充填率を４０〜６０％とし、射出
プランジャーの第１の速度を０．０５〜０．１ｍ／ｓの
範囲から選択することで溶湯表面が波立たぬようにして
溶湯の射出を開始し、スリーブ内の充填率を７５〜８５
％にする第１の工程と、射出プランジャーの速度を選択
した第１の速度より高速で且つ０．１〜０．２５ｍ／ｓ
の範囲から選択した第２の速度にして溶湯の射出を行
い、溶湯表面に波を発生させるとともに、波の速度に射
出プランジャーの速度を追従させることにより、ゲート
を介してスリーブ内のエアーを排出する第２の工程と、
次いで、射出プランジャーの速度を選択した第２の速度
より低速で且つ０．０５〜０．１ｍ／ｓの範囲から選択
した第３の速度とする第３の工程と、次いで、溶湯の先
端がゲートを通過した直後に、射出プランジャーの速度
を選択した第３の速度と同じかあるいはそれより高速で
且つ０．０５〜０．１５ｍ／ｓの範囲から選択した第４
の速度として溶湯を金型キャビティ内へ射出し充填する
第４の工程とからなるので、第１の工程では、溶湯温度
が低下せず、湯流れ性が悪くなることがなく、注湯口が
塞がれる前に溶湯がスリーブ内に充満せず、注湯口より
溶湯があふれたりすることはない。

【００３０】第２の工程では、溶湯表面の波が上方のス
リーブ内面まで達し、スリーブ内のエアを排出すること
ができ、溶湯表面の波が上方のスリーブ内面まで直ちに
達せず、エアの排出が波の進行に追従して、効果的にエ
アを抜くことができる。更に、熱処理がブリスター発生
の心配もなくでき、強度の向上が図れる。第３の工程で
は、溶湯がスリーブからゲートを通過する時に噴流とな
らず、エアを巻き込むことはない。第４の工程では、キ
ャビティ内で溶湯温度が下がらず、湯廻り不良が発生す
ることはない。

【００３１】従って、前述の第１〜第４の工程を実施す
ることで、ガス含有量が少ない、高品質なダイカスト品
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイカスト設備の説明図

【図２】本発明に係る射出プランジャー移動時の溶湯の
状態を説明する模式図

【図３】本発明の実施例１に係る射出プランジャーの射
出ストロークと射出速度との関係を示すグラフ

【図４】従来のダイカスト設備の射出条件を示すグラフ

【図５】従来のダイカスト設備における溶湯の流れを説
明する模式図

【符号の説明】

１…ダイカスト設備、２…固定金型（金型）、３…可動
金型（金型）、７…射出プランジャー、８…スリーブ、
１２…ゲート、１４…キャビティ、１６…注湯口、２１
…溶湯。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 理 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 安宅 由道 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホ ンダエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−148564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−207560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/32 B22D 17/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ内の溶湯を射出プランジャーに
   より金型へ射出し、鋳造素材を得るダイカスト鋳造方法
   において、溶湯注湯のためにスリーブ内の初期充填率を
   ４０〜６０％とし、射出プランジャーの第１の速度を
   ０．０５〜０．１ｍ／ｓの範囲から選択することで溶湯
   表面が波立たぬようにして溶湯の射出を開始し、スリー
   ブ内の充填率を７５〜８５％にする第１の工程と、前記
   射出プランジャーの速度を前記選択した第１の速度より
   高速で且つ０．１〜０．２５ｍ／ｓの範囲から選択した
   第２の速度にして溶湯の射出を行い、溶湯表面に波を発
   生させるとともに、前記波の速度に前記射出プランジャ
   ーの速度を追従させることにより、ゲートを介してスリ
   ーブ内のエアーを排出する第２の工程と、次いで、前記
   射出プランジャーの速度を前記選択した第２の速度より
   低速で且つ０．０５〜０．１ｍ／ｓの範囲から選択した
   第３の速度とする第３の工程と、次いで、溶湯の先端が
   ゲートを通過した直後に、前記射出プランジャーの速度
   を前記選択した第３の速度と同じかあるいはそれより高
   速で且つ０．０５〜０．１５ｍ／ｓの範囲から選択した
   第４の速度として溶湯を金型キャビティ内へ射出し充填
   する第４の工程とからなることを特徴とするダイカスト
   鋳造方法。